Open Library - открытая библиотека учебной информации. Параметры резистора

Основные электрические параметры резисторов

Поиск Лекций

Для оценки свойств резисторов используются следующие основные параметры: номинальное сопротивление, допустимое отклонение величины сопротивления от номинального значения (допуск), номинальная мощность рассеяния, предельное напряжение, температурный коэффициент сопротивления, коэффициент напряжения, уровень собственных шумов, собственная емкость и индуктивность.

Номинальное сопротивление Rн – это электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации.

В ЭВА применяются резисторы сопротивлением от нескольких Ом до нескольких мегаОм. Номинальные сопротивления резисторов стандартизированы. Численные значения номинальных сопротивлений определяются рядами предпочтительных чисел: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192 (цифра указывает число номинальных сопротивлений в ряду).

Ряды Е6, Е12, Е24 применяются для постоянных резисторов общего применения. Шкала номинальных значений резисторов переменного сопротивления определяется рядом Е6.

Кратные и дольные значения сопротивлений получаются путем умножения или деления этого ряда на 10.

Шкала номинальных сопротивлений для постоянных резисторов общего применения по ряду Е6, Е12, Е24 приведена в табл.2.

Таблица 2. Номинальные сопротивления по ряду Е6, Е12, Е24

Индекс ряда	Числовые коэффициенты, умножаемые на любое число, кратное 10
Е6	1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8
Е12	1,0; 1,2; 1,5; 1,8; 2,2; 2,7; 3,3; 3,9; 4,7; 5,6; 6,8; 9,1
Е24	1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,5; 1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6; 3,9; 4,3; 4,7; 5,1; 5,6; 6,2; 6,8; 7,5; 8,2; 9,1

Допустимое отклонение – это максимальное допустимое отклонение реальной величины сопротивления резистора от его номинального значения, выраженное в процентах.

Согласно ГОСТа установлен ряд допусков: ±0,001; ±0,002; ±0,005; ±0,01 ±0,02; ±0,05; ±0,1 ; ±0,25; +0 ,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30.

Наиболее употребительны резисторы с допускаемым отклонением ±5; ±10; ±20%.

Переменные резисторы имеют допуски ±5, ±10, ±20, ±30%.

Номинальная мощность рассеивания РН – это наибольшая мощность, создаваемая протекающим через резистор током, при которой он может длительное время надежно работать.

Значение РН зависит от конструкции резистора, физических свойств материалов и температуры окружающей среды.

Резисторы эксплуатируют, как правило, при мощностях рассеивания в 3 – 10 раз меньше номинальных, что обеспечивает более высокую надежность работы устройств.

Конкретные значения номинальных мощностей рассеивания в ваттах устанавливаются согласно ГОСТ и выбираются из ряда: 0,01; 0,025; 0,05; 0,062; 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2; 3; 4; 8; 10; 16; 25; 40; 63; 80; 100; 160; 250; 500.

Величина номинальной мощности рассеяния указывается на корпусах крупногабаритных резисторов, а у малогабаритных – определяется по размерам корпуса.

Мощность рассеяния Р можно рассчитать по формулам:

Р=UI=I2R=U2/R.

Если на резисторе, выделяется большая мощность, чем предусмотрено, его температура будет повышаться, что может привести к перегоранию токопроводящего элемента и тем самым к внезапному отказу резистора.

Предельное напряжение Uпред. – это максимальное напряжение, при котором может работать резистор. Оно ограничивается тепловыми процессами, а у высокоомных резисторов – электрической прочностью резистора.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) – это относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры на 1ºС: ТКС= ΔR/(Ro·ΔT),

где Ro– начальное значение величины сопротивления резистора,

ΔR – изменение сопротивления в диапазоне температур ΔТ.

Значение ТКС прецизионных резисторов лежит в пределах от единиц до 100×10-6 1/ ºС, а у резисторов общего назначения - от десятков до 2000×10-6/ ° С.

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Токовые шумы наиболее характерны для непроволочных резисторов. Наиболее шумящими являются композиционные резисторы, поэтому их применяют в приемных устройствах ограниченно. По уровню шумов резисторы делятся на две группы А (1мкВ/В) и Б ( 5мкВ/В).

Частотные свойства резисторов. При работе резисторов в диапазоне частот переменного тока сопротивление может изменяться относительно его номинала при постоянном токе , что приводит к изменению выходных параметров и устойчивости работы устройств.

Упрощенная эквивалентная схема резистора для высоких частот (рис.5) кроме собственно активного сопротивления R включает реактивные составляющие – индуктивности Lпар и емкость Cпар , которые ухудшают частотные свойства резисторов и поэтому их часто называют паразитными. Для разных типов резисторов паразитные индуктивности и емкость образуются по-разному.

Рис.5. Эквивалентная схема резистора.

У проволочных резисторов паразитная индуктивность образуется за счет намотки провода и индуктивности выводов, а паразитная емкость – за счет межвитковой емкости. Проволочные резисторы по сравнению с непроволочными гораздо менее высокочастотны и применение их без принятия специальных мер ограничиваются областью постоянного тока и диапазоном звуковых частот.

Рис.6.Функциональная характеристика сопротивления переменных резисторов.

В отличие от постоянных резисторов переменные обладают , кроме вышеперечисленных . дополнительными параметрами. Это функциональная характеристика (рис.6.). Она определяет зависимость сопротивления переменного резистора от положения (угла поворота) подвижного контакта. Наиболее распространенные зависимости: линейные – А, логарифмические – Б, обратнологарифмические – В.

Резисторыобщего назначения

К группе общего назначения относятся резисторы, используемые в качестве анодных и коллекторных нагрузок, сопротивлений в цепях эммитера и базы и т.д.

Углеродистые резисторы предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов в электронной аппаратуре.

Резисторы имеют цилиндрическую форму и радиальные или аксиальные выводы. Снаружи – зеленая глурофобистая эмаль.

Углеродистые резисторы характеризуются высокой стабильностью сопротивления, низким уровнем собственных шумов, небольшим отрицательным ТКС, слабой зависимостью сопротивления от частоты приложенного напряжения.

Основные типы углеродистых резисторов: резисторы общего назначения типа С1-4 ВС, специального назначения – прецизионные типа БЛП, полупрецезионные типа УЛИ, которые предназначены для работы в ВЧ цепях в качестве активных нагрузок. Из-за широкого применения металлопленочных и быстрого развития микропроволочных высокостабильных резисторов применение в наше время углеродистых резисторов стало более ограниченным.

Металлопленочные резисторы предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного токов. Они теплостойки, влагостойки, обладают повышенной механической прочностью.

Их широко применяют в малогабаритной аппаратуре, т.к. они по габаритам совместимы с ИМС. Эти резисторы обладают лучшими по сравнению с углеродистыми и композиционными электрическими параметрами при сравнительно небольшой стоимости, что и объясняет их широкое применение.

Недостатки: сравнительно малая устойчивость к импульсной нагрузке и меньшей частотный диапазон применения, чем у углеродистых.

Металлопленочные резисторы содержат резистивный элемент в виде очень тонкой (десятые доли микрометра) металлической пленки, осажденной на основание из керамики, стекла, слоистого пластика, ситалла или другого изоляционного материала. Гидрофобная эмаль – красная.

Основные типы металлопленочных резисторов: С2 МЛТ – теплостойкие; ОМЛТ – особые с повышенной надежностью; МТ – с повышенной теплостойкостью; МГП – герметичные, прецизионные; С2 –10 – ультравысокочастотные прецизионные; СП2-3 – переменные закрытой конструкции.

Композиционные резисторы используют для тех же целей, что и металлопленочные. Отличительными особенностями резисторов этой группы являются высокая вибропрочность за счет запрессовки выводов в основание резисторов, большой уровень собственных шумов и зависимость сопротивления от приложенного напряжения.

Резистивный элемент этих резисторов выполняется на основе композиций, состоящих из смеси порошкообразного проводника (сажа, графит и др.) и органического или неорганического диэлектрика.

Основные типы композиционных резисторов: С3-3, С3-3П, С3-4, СКИМ – лакопленочные; С3-13, С3-14, КВМ, КИМ, КЛМ – высокомегаомные лакопленочные; СП, СП3-1, СП3-22, СП3-27, СП3-26, СП3-39 – подстроечные лакопленочные; СП3-24, СП3-36, СП3-40, СП3-37, РП1-53, РП1-48 – подстроечные с прямолинейно перемещающейся системой; РП1-52 – субминиатюрные подстроечные; СП4-1а, СП4-2Ма – объемные регулировочные.

Проволочные резисторы обладают повышенной температурной стабильностью и термостойкостью. Эти резисторы обладают высокой допустимой мощностью рассеивания (десятки ватт) при относительно небольших размерах. Основными недостатками проволочных резисторов является ограниченный диапазон сопротивления и высокая стоимость, а также большая индуктивность и собственная емкость.

Конструктивно они выполнены намоткой провода из нихрома, манганина, константана на изолированный цилиндрический каркас.

Резисторы ПЭ, ПЭВ, ПЭВР, ПЭВТ (ПЭ – проволочные эмалированные, В– влагостойкие, Р - регулируемые с хомутиком, Т – термостойкие) - ранее выпущенные модификации. Современные – С5-35, С5-36, С5-378. С5-31 – микропроволочные миниатюрные.

Переменные резисторы

Резисторы переменного сопротивления делятся на регулировочные и подстроечные.

Если у постоянного резистора два вывода, то у переменного (регулировочного и подстроечного) три. Средний вывод – это движок, который перемещают выступающей наружу корпуса ручкой (осью).

Регулировочным резистором пользуются сравнительно часто, например, для регулирования громкости звука. Подстроечным же резистором подбирают какой-то режим конструкции либо при налаживании. Ручка (ось) его движка короткая, рассчитанная на регулировку отверткой.

На схемах указывают сопротивление между крайними выводами переменного резистора, сопротивления же между средним и крайним изменяется при вращении выступающей наружу оси резистора.

Наиболее часто в конструкциях используют регулировочные резисторы СП (сопротивление переменное), СПО (сопротивление переменное объемное). Мощность переменных резисторов на схеме не ставится. Большинство переменных резисторов общего назначения относится к композиционным непроволочным резисторам. Может быть одинарная или спаренная конструкция, с выключателем или без него, с экраном или без экрана и т.д.

poisk-ru.ru

Резистор

Резистор — это самый распространенный электронный компонент, название которого произошло от английского слова «resistor» и от латинского «resisto» — сопротивляюсь. Основным параметром резистора считается сопротивление, которое характеризуется его способностью в препятствии протекания электрического тока. Единицами сопротивления у резисторов являются – Омы (Ω), Килоомы (1000 Ом или 1КΩ) и Мегаомы (1000000 Ом или 1МΩ).

Практически ни одна схема не обходиться без резисторов. С помощью подбора соответствующих величин резисторов и их соединений, происходит нужное распределение электрического тока в цепи.

Характеристики резистора

Кроме предельного сопротивления, резисторы обладают рядом других физиотехнических показателей, которые имеют большое значение в его применении.

Среди основных параметров выделяются такие характеристики резистора, как сопротивление по номинальному значению и его возможное отклонение, рассеиваемая мощность, предельное рабочее напряжение, максимальная температура, температурный коэффициент сопротивления, частотный отклик и шумы. Рассмотрим некоторые из них.

Температурный коэффициент сопротивления ТКС

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) определяет относительное изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры окружающей среды на 1 ° по Цельсию. ТКС может быть как положительным, так и отрицательным. Если резистивная пленка имеет относительно большую толщину, то она обладает свойствами объемного тела, сопротивляемость которого с увеличением температуры становится больше. Если же резистивная пленка имеет относительно небольшую толщину, то она состоит как бы из небольших «островков», расположенных отдельно друг от друга, и сопротивление такой пленочной структуры с увеличением температурных значений становится меньше, так как взаимодействие между отдельными «островками» улучшается. Для непроволочных резисторов, применяемых в радиоэлектронике и телевизионной промышленности, температурный коэффициент сопротивления не больше ±0,04 — 0,2 %, у проволочных деталей -±0,003 — 0,2 %.

Рассеиваемая мощность резистора

Номинальная мощность рассеивания, или рассеиваемая мощность резистора показывает предельно значимую мощность, которую сопротивление может рассеивать при долговременной электрической нагрузке, атмосферном давлении и температуре в нормальных значениях. Непроволочные резисторы подоазделяются на мощность по номиналу от 0,05 до 10 Вт, а сопротивления проволочного типа от 0,2 до150 Вт. На электpосхемах рассеиваемая мощность резистора выделяется условно пунктиром на обозначении сопротивления для мощностей меньше 1 Вт и pимскими цифрами на обозначении сопротивления для мощности больше 1 Вт. Номинальная мощность рассеивания этих деталей должна быть на 20—30 % больше такого показателя, как рабочая рассеиваемая мощность резистора

Максимальное напряжение резистора

Предельное или максимальное напряжение резистора — это предельно возможное напряжение, подведенное к выводам сопротивления, которое не допускает превышения показателей техусловий (ТУ) на параметры электричества. По- другому, максимальное напряжение резистора – предельно допустимая величина, которая может быть приложена к резистору. Этот показатель выводится для обычных пределов работы детали и напрямую зависит от линейных размеров резистора, шага спиральной нарезки, температурных показателей, давления эксплуатационной среды и давления атмосферы. Чем выше температурные показатели и меньше давление атмосферы, тем больше шансов для пробоя теплового или электрического типа и выхода резистора из строя.

Максимальная температура резистора

Одной из характеристик резистора является такой показатель, как максимальная температура резистора, напрямую зависит от мощности детали. Получается, что при увеличении мощности, которая выделяется в сопротивлении, увеличивается температура резистора, что может привести к его поломке. Во избежание этого, необходимо уменьшить температуру резистора. Это можно достичь укрупнением габаритов сопротивления.. Для всех типов сопротивлений определена максимальная температура резистора, превышение которой чревато выходом детали из строя.

Температурный показатель сопротивления находится в прямой зависимости и от температуры окружающего воздуха. Если этот показатель достигает большого значения, то температурный показатель сопротивления может стать выше максимальной температуры резистора, что крайне нежелательно. Чтобы этого не случилось, нужно снизить мощность, которая выделяется в резисторе.

Частотный отклик резистора

Значение такой характеристики, как частотный отклик резистора, связано с определением значения максимального сопротивления и минимальной ёмкости. При прохождении тока высокой частоты сопротивление стремится к проявлению реактивных свойств в зависимости от конструктивного исполнения – доминируют либо емкостные, либо индуктивные значения.

Если в одно и то же время дискретно уменьшать и значение сопротивления и значение емкости, то можно вызвать быстрый демпфированный частотный отклик резистора, который позволит определить как максимальное сопротивление, так и минимальную емкость. При этих значениях не возникает колебаний и в то же время достигается мгновенная стабилизация выходного напряжения. Но в теории это рассматривается , как частный случай. На высоких частотах резистор начинает проявлять реактивные свойства в зависимости от конструктивного исполнения — либо преимущественно емкостные, либо индуктивные.

Основные типы резисторов

По физическому устройству резисторы бывают следующих типов:

углеродные пленочные
углеродные композиционные
металлооксидные
пленочные металлические
проволочные

Углеродные пленочные выпускают в виде керамического стержня, который покрыт специальной пленкой кристаллического углерода. Она в свою очередь и является резистивным элементом. Их номинальный диапазон сопротивления от двух до одного МОм, а максимальная мощность от 0,2 до 2 Вт.

Углеродные композиционные являются самыми дешевыми. Поэтому их стабильность не высока и их сопротивление, как правило, может меняться на пару процентов. Также при протекании тока, через такие резисторы могут возникать шумы. Такое обстоятельство имеет важное значение, особенно в медицинской электронной аппаратуре, так как там часто требуется большое усилие, но с малым уровнем шума

Металлооксидные являются вторым типом пленочных резисторов. В этих резисторах окончательное сопротивление получается за счет нанесения спиральной канавки на керамической основе. За счет этого увеличивается эффективная длина между концами резистора, а также сопротивление. Пленочные металлические используются в транзисторных выходных, так как они имеют сопротивление меньшее, чем 10 Ом, что для этого и необходимо. Эти резисторы рассеивают большую мощность при малых размерах. Это и является самым большим их достоинством. Также он имеет стабильность нагрузки, которая достигает не более ±3%, малый коэффициент сопротивления под напряжением, а также очень малый уровень шумов. Еще у него температурный коэффициент достигает от 0 до 600-10~6 1/°С.

Проволочные резисторы делаются из безиндуктивной или обычной обмотки. Они применяются тогда, когда нужна большая рассеиваемая мощность или высокая стабильность, так как другие резисторы не могут этого обеспечить. Они рассеивают мощность до 100 Вт, но их сопротивление ограничено до 50 кОм. Температура их поверхности при работе может достигать очень больших размеров, поэтому их нужно располагать так, чтобы могла обеспечиваться вентиляция воздуха и их охлаждение, потому что в противном случае они выйдут из строя.

hightolow.ru

Основные параметры резисторов

HОМИHАЛЬHОЕ СОПРОТИВЛЕHИЕ - электpическое сопpотивление, значение котоpого обозначено на pезистоpе и котоpое является исходным для отсчета отклонений от этого значения. Hоминальное сопpотивление pезистоpа обычно указывают на электpических пpинципиальных схемах pядом с позиционным обозначением pезистоpа. Фактическое сопpотивление каждого pезистоpа может отличаться и отличается от номинального, но не более чем на величину допустимого отклонения. Пpомышленностью выпускаются pезистоpы с номинальным сопpотивлением от долей Ома до нескольких МегаОм. В pадиоэлектpонике для обозначения номинальных сопpотивлений используются кpатные Ому величины:

1 килоОм (кОм) = 103 Ом,1 МегаОм (МОм) = 106 Ом,1 ГигаОм (ГОм) = 109 Ом.

Все значения номиналов pезистоpов pазбиты на декады а внутpи каждой декады pаспpеделены в соответствии со стантаpтизованными pядами номиналов. Hапpимеp, для декады от одного до десяти Ом с допустимым отклонением в 20 % значения номиналов будут pавны:

1; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8; 10.

Эта последовательность чисел имеет обозначение - pяд Е6, т.е на интеpвале в одну декаду укладывается шесть номинальных значений. Для десятипpоцентного допуска на отклонение используется pяд Е12, котоpый кpоме указанных выше номиналов включает дополнительно шесть пpомежуточных значений номиналов. Существуют pяды номиналов Е24, Е48, Е96, Е192. Значения номиналов дpугих декад получают путем умножения номинальных значений пеpвой декады на 10 в n - й степени.

ДОПУСТИМОЕ ОТКЛОHЕHИЕ хаpактеpизует степень pазбpоса, отклонения от номинального значения для pезистоpов данного класса точности. Допустимое отклонение указывается в пpоцентах от номинала. Допустимые отклонения номиналов pезистоpов общего пpименения достаточно велики 20, 10, 5 пpоцентов. Для высоко пpецизионных pезистоpов допуск на отклонение может достигать значений в 0,1%.

Пpи пpотекании электpического тока чеpез pезистоp выделяется тепло и pезистоp нагpевается. Величину мощности, котоpую должен pассеять pезистоp, pасчитывают по фоpмуле:

P = I2R

Обычно ноpмиpуется номинальное значение pассеиваемой мощности.

HОМИHАЛЬHАЯ МОЩHОСТЬ pассеивания - это пpедельное значение мощности в Ваттах (Вт), котоpую может pассеивать pезистоp в виде излучаемой теплоты и пpи котоpой pезистоp может pаботать длительное вpемя, сохpаняя паpаметpы в заданных пpеделах. Hоминальную мощность pессеивания pезистоpов выбиpают из номинального pяда 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5 и т.д. Вт. Как показано на pис. 1, на пpинципиальных электpических схемах номинальную мощность pассеивания обозначают условно чеpточками на изобpажении pезистоpа для мощностей менее одного Ватта и pимскими цифpами пpи мощностях, пpевышающих один Ватт.

ТЕМПЕРАТУРHЫЙ КОЭФФИЦИЕHТ СОПРОТИВЛЕHИЯ (ТКС) хаpактеpизует изменение сопpотивления pезистоpа относительно номинального значения пpи изменении темпеpатуpы на один гpадус.Резистоpы могут иметь положительный ТКС, когда сопpотивление pезистоpа увеличивается пpи возpастании темпеpатуpы, и отpицательный ТКС, когда сопpотивление pезистоpа пpи возpастании темпеpатуpы уменьшается. ТКС хаpактеpизует обpатимые изменения сопpотивления pезистоpа. Чем меньше ТКС, тем лучшей темпеpатуpной стабильностью обладает pезистоp.

ПРЕДЕЛЬHОЕ РАБОЧЕЕ HАПРЯЖЕHИЕ - максимальное напpяжение для данного типа pезистоpов,зависящее от его констpукции и pазмеpов. Пpи напpяжении не пpевышающем допустимое pезистоp может эксплуатиpоваться длительное вpемя.

УРОВЕHЬ СОБСТВЕHHЫХ ШУМОВ pезистоpа хаpактеpизует шумы, возникающие в пpоводящем слое. Этот паpаметp игpает существенную pоль в электpоннных усилителях с большим коэффициентом усиления.

Источник

<< Предыдущая Следующая >>

reom.ru

Основные параметры резисторов

Электротехника Основные параметры резисторов
просмотров - 200

Наминальное сопротивление RНОМ и его допустимое отклонение ± δR . Номинальное сопротивление резистора обычно указано маркировкой на нем. Для резисторов широкого назначения, согласно ГОСТ 10318 – 74, существует шесть рядов номинальных сопротивлений: Е6, Е12, Е24, Е48, Е96, Е192. Чис-ло указывает на количество номинальных значений в данном ряду, которые зависят от допустимого отклонения сопротивления от его номинала. Допус-тимые в ГОСТ 9664 – 74 отклонения сопротивления от номиналов даны (в %) рядом чисел: ±0,01; ±0,02; ±0,05; ±0,1; ±0,2; ±0,5; ±1; ±2; ±5; ±10; ±20; ±30. Прецизионные резисторы имеют допустимые отклонения не хуже ±2%, резисторы общего назначения ±5%; ±10% и ±20%, а переменные – до ±30%.

Номинальная мощность рассеивания РНОМ . Под этой величиной пони-мают максимально допустимую мощность, которую резистор может длитель- ное время рассеивать при непрерывной электрической нагрузке в заданных условиях эксплуатации, сохраняя параметры в установленных техническими условиями (ТУ) пределах.

Согласно ГОСТ 9663 – 61, значения РНОМ (Вт) выбирают из ряда 0,1; 0,25; 0,05; 0,125; 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 8; 10; 16; 25; 50; 75; 100; 160; 250; 500. Как правило, чем выше номинальная мощность рассеивания, тем больше габари-ты резисторов. В большинстве блоков РЭА применяют резисторы, номина-льная мощность рассеивания не выше 2 Вт. При этом следует учесть, что для надежного функционирования аппаратуры коэффициент нагрузки k обычно выбирают не более 0,3 (k = РДОП / РНОМ ) .

Предельное рабочее напряжение UПР. Максимально допустимое напря-жение, приложенное к выводам резистора, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ не вызывает превышения норм ТУ на электрические параметры, называют предельным рабочим напря-жением. Эта величина обычно задается для нормальных условий эксплуата-ции и зависит от длины резистора, шага спиральной нарезки, температуры и давления окружающей среды. Чем выше температура и ниже атмосферное давление, тем вероятнее тепловой или электрический пробой резистора.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Это параметр характеризует относительное изменение сопротивления резистора при изме-нении его температуры на 1°С и выражается в 1/°С.

Значения ТКС для группы резисторов С1 не превышают -(5÷20)·104 1/°С, для группы С2 – ±(7 ÷16)·104 1/°С, для группы С3 – ±(10 ÷25)·104 1/°С, для группы С4 – (-20 ÷ +25)·104 1/°С и для группы С5 – (-5 ÷ +10)·104 1/°С, в том числе для прецизионных ±(0,15 ÷ 1,5)·104 1/°С. Для большинства групп резисторов эта зависимость является линейной. Значение и знак ТКС определяются в основном температурны м коэффициентом удельного сопро- тивления (ТКρ) материала токопроводящего слоя.

Шумы. При приложении к резисторам напряжения в них наблюдается шум, представляющий собой переменную составляющую, наложенную на постоянный уровень напряжения резистора. Шум создает помехи для прохождения сигнала и ограничивает в частности, чувствительность радио-приемных трактов РЭА. Особенно вредны шумы резисторов, используемых во входных цепях радиоприемников, так как они усиливаются вместе с при-нимаемым полезным сигналом.

Шумы резисторов подразделяются на тепловые и токовые. Тепловые шумы возникают под действие хаотического движения электронов в токо-проводящем слое и возрастают при увеличении температуры. Токовые шумы возникают в резисторах с зернистой структурой – углеродистых, металли-зированных и композиционных.

Частотные свойства резисторов. Реальный резистор кроме собствен-ного номинала имеет также паразитные параметры. На рисунке 7.1 показана эквивалентная модель реального резистора с сосредоточенным импедансом. Здесь R – номинальное сопротивление в омах, LS – паразитная последо-вательная индуктивность в генри, CP – паразитная параллельная ёмкость в фарадах. Паразитные составляющие появляюются из-за наличия выводов резистора и особенностей его конструкции.

Рисунок 7.1

На частоте f импеданс резистора описывается выражением

Z = [(R +j2π f LS) - 1 + j2π f CP ] – 1

На рисунке 7.2 показаны зависимости импеданса идеальных компонен-тов от частоты. На рисунке 7.3 показаны типичные кривые зависимости им-педанса реальных резисторов от частоты. Семейство кривых имеет две осо-

Рисунок 7.2 Рисунок 7.3

бенности: импеданс высокоомных резисторов вначале не зависит от частоты, а затем уменьшается, в то время как импеданс низкоомных резисторов внача-ле не зависит от частоты, а затем резко возрастает, образуя пик, и падает.

Задаваясь различными значениями R, LS и CP, можно обнаружить, что RС =1,55(LS /CP) 1/ 2 является наименьшим сопротивлением, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ не приво-дит к появлению пика на кривой импеданса. По этой причине данный параметр называ-ется критическим сопротивлением. Значение частоты fC =1/[2π(LSCP)]1/ 2,при которой начинается спад импеданса принято называть критической частотой В таблице 7.1 приведены значения паразитных параметров резисторов различных типов.

Для работы в высокочастотной области наиболее приемлимыми резис-торами являются резисторы с поверхностным монтажем, а также объемные.

Паразитные параметры реальных резисторов Таблица 7.1

Тип резистора	LS, нГн	CP, пФ	fC, мГц
Металлический объемный	3 – 100	0,1 – 1,0	500 – 3 000
Композиционный	5 – 30	0,1 – 1,5	750 – 2 000
Углеродистый	15 – 700	0,1 – 0,8	300 – 1 500
Металлопленочный	15 – 700	0,1 – 0,8	300 – 1 500
С поверхностным монтажем	0,2 – 3	0,01 – 0,08	500 – 4 000
Проволочный	47 – 25 000	2 – 14	8 – 200
Проволочный безиндукционный	2 – 600	0,1 – 5	90 – 1 500

Резистор

Резистор – пассивный элемент электрической цепи главное свойство которого – сопротивление. В идеале резистор обладает линейной вольт - амперной характеристикой, а его полное сопротивление равно активному. Но это в идеале, на практике же существуют различные паразитные емкости и индуктивности, которые нарушают линейный характер резистора.

Основные характеристики

Номинальное сопротивление резисторов указывают на их корпусе в виде цветных полос или чисел.

Чтобы расшифровать штриховку в виде полос, нужно расположить резистор так чтобы все полосы были ближе к левому краю, или только широкая полоса была слева. В этой статье мы не будем рассказывать, как сделать расшифровку вручную, вместо этого мы предоставим программу, которая сама выполнит расчет.

Сопротивление это не единственная характеристика резистора, он также обладает такими параметрами как предельное рабочее напряжение, температурный коэффициент сопротивления и номинальная мощность.

Предельное рабочее напряжение – максимальное напряжение, при котором резистор работает стабильно.

Температурный коэффициент сопротивления показывает, как изменяется сопротивление резистора при изменении температуры окружающей среды на 1. Этот коэффициент зависит от материала, из которого резистор изготовлен, если с увеличением температуры сопротивление возрастает, то ТКС положительный, если уменьшается, то ТКС отрицательный.

Номинальная мощность – это мощность рассеяния, создаваемая протекающим через резистор током, при которой он может работать длительное время, не выходя из строя. В основном применяют резисторы мощностью от 0,05 Вт до 2 Вт.

Виды резисторов

Различают два вида резисторов: постоянные и переменные (подстроечные).

Постоянные резисторы делятся на проволочные и непроволочные. Проволочные резисторы представляют из себя стержень на который намотана проволока из металла с высоким удельным сопротивлением. Непроволочные резисторы бывают углеродистые, металлизированные, лакированные эмалью, теплостойкие и другие.

Регулируемые резисторы это радиоэлементы, сопротивление которых можно изменить от нуля до номинальной величины. Они также бывают проволочными и непроволочными.

Резистор, сопротивление которого можно изменить называется реостатом (потенциометром). Обычно реостат это стержень на который намотана проволока, сопротивление изменяется благодаря ползунку, который перемещается вдоль стержня.

Также существуют полупроводниковые резисторы. Принцип действия таких резисторов основан на свойствах полупроводников, изменять свое сопротивление под воздействием внешней среды.

Терморезисторы – это полупроводниковые резисторы, сопротивление которых зависит от температуры. ТКС таких резисторов отрицательный, это значит, что при увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается. Терморезисторы у которых сопротивление увеличивается с увеличением температуры (то есть положительным ТКС) называются позисторами.

Варисторами называются полупроводниковые резисторы, сопротивление которых уменьшается при увеличении приложенного напряжения. В основном варисторы применяются для защиты от перенапряжений контактов и для стабилизации и регулирования электрических величин.

Фоторезистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого меняется от светового или проникающего электромагнитного поля. В основном используются фоторезисторы с положительным фотоэффектом, при попадании электромагнитных волн на их поверхность, сопротивление уменьшается. Фоторезисторы применяются в фотореле, счетчиках, датчиках и т.д.

Рекомендуем к прочтению - делитель напряжения

Просмотров:

electroandi.ru

1.2. Основные характеристики резисторов

Номинальной величиной сопротивления называют указываемое на резисторе значение сопротивления, являющееся средним для данной совокупности.

Для расчета сопротивления резистора можно использовать формулу:

R = r , (1.1)

где S – площадь поперечного сечения резистора, равная S = ab, если резистор сделан из ленты шириной а и толщиной b; и S = (pD2) / 4 – если резистор выполнен из круглой проволоки; r – удельное сопротивление резистора; l – длина резистора.

Если резистор выполнен из нескольких участков (по типу пленочного), то сопротивление будет определяться формой последовательного или параллельного соединения участков. Например, для резистора, состоящего из трех участков (рис. 1.2), сопротивление участков пленки R1 и R2, соединенных последовательно, определяется суммой: Rå= R1 + R2, а участки Rå и R3 соединены параллельно, поэтому для них результирующая расчетная формула будет иметь вид:

R = , (1.2)

где R1, R2, R3 – сопротивления соответствующих участков пленочного резистора.

Допуском называют установленные для данной совокупности резисторов предельные отклонения от номинальной величины сопротивления.

Номинальной мощностью рассеяния называют максимально допустимую мощность, которую резистор может рассеивать при непрерывной электрической нагрузке и заданной температуре окружающей среды, не изменяя параметров свыше норм, установленных техническими условиями.

Электрической прочностью резистора называют предельное рабочее напряжение, которое кратковременно прикладывается к выводам резистора без нарушения его работоспособности. Максимальное напряжение, которое может быть подано на резистор, не должно превышать значения, рассчитанного, исходя из номинальной мощности рассеяния и сопротивления:

Pном= Umax2 /R, (1.3)

откуда Umax=,

где R = RT – ∆R – сопротивление резистора с учетом температурных изменений сопротивления. Для определения RT существует формула:

RT = R[1 + a(T – 20)], (1.4)

где a – температурный коэффициент сопротивления резистора.

Допустимое напряжение резистора (Uдоп) – характеристика, определяющая верхнюю границу использования резистора по напряжению. Для понимания этой характеристики можно воспользоваться упрощенной эквивалентной схемой резистора (рис. 1.3), а также формулой для расчета Uдоп:

Uдоп = , (1.5)

где P – мощность, выделяющаяся на резисторе; Rн – номинальное сопротивление; w = 2pf – круговая частота; Сп – паразитная емкость.

Уровень собственных шумов резистора определяется переменным электрическим напряжением на его зажимах вследствие теплового изменения объемной концентрации электронов в его проводящем элементе. Кроме тепловых шумов, в проводящем элементе резистора с зернистой структурой возникают токовые шумы, связанные с изменением контактных сопротивлений между зернами проводящего элемента.

Температурный коэффициент сопротивления резистора (ТКR или a) определяет изменение величины сопротивления резистора при изменении температуры на 1 °С.

Коэффициент напряжения характеризует нелинейную зависимость величины сопротивления резистора от приложенного напряжения, проявляющуюся в неметаллических проводящих элементах. Для реостатов важной характеристикой является падение напряжения, для определения которого может быть использована формула :

∆U = IR, (1.6)

где I = jS; j – плотностьтока, S – площадь сечения резистора.

Стабильность резисторов характеризуется изменением величины сопротивления в результате влияния как внешних (влажности, температуры), так и внутренних (физико-химических процессов в проводящем слое) факторов. Эти изменения могут быть как обратимыми (свойства резисторов восстанавливаются при прекращении действия возбуждающего фактора), так и необратимыми (свойства резисторов не восстанавливаются).

Одним из сильнодействующих факторов, влияющих на стабильность резисторов, является влажность, вызывающая как обратимые, так и необратимые изменения сопротивления.

Стабильность резисторов к действию влаги оценивается коэффициентом влагостойкости, выражающим относительное изменение величины сопротивления резистора в условиях повышенной влажности, по сравнению с величиной сопротивления в нормальных условиях за определенный период времени.

Старение резисторов характеризуется изменением величины сопротивления резистора от времени и происходит как при хранении, так и при эксплуатации. Причинами старения являются локальные перегревы проводящего элемента, электролитические процессы, процессы деструкции материалов под действием электрического поля, нагрева и неблагоприятных воздействий окружающей среды (влажности, химического загрязнения, солнечного света и др.).

ВЫВОД: основной характеристикой резисторов является сопротивление. Кроме номинального значения сопротивления, для резисторов важны такие характеристики как допуск, номинальная мощность рассеяния, электрическая прочность, температурный коэффициент сопротивления, уровень шумов, стабильность резисторов (в том числе стойкость к старению).

electrono.ru

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И СВОЙСТВА РЕЗИСТОРОВ

Поиск Лекций

При использовании резистора в цепях переменного тока и напряжения, особенно на высоких частотах, резистор нельзя рассматривать как элемент, обладающий только активным сопротивлением, необходимо учитывать его паразитные реактивные составляющие.

Сопротивление резистора в цепи постоянного тока

(RR+RК)·RИЗ

R = RR+ RК+ RИЗ

Сопротивление RК имеет существенное значение только для низкоомных резисторов, однако в процессе функционирования резистора из-за перегрева, недостаточного контактного усилия, действия влаги оно может значительно возрасти.

Сопротивление Rиз определяется качеством диэлектрика, используемого для основания и защитного изоляционного покрытия, и практически влияет на общее сопротивление R только для высокоомных резисторов (RR > 109 - 1010 Ом).

Постоянные резисторы характеризуются номинальным сопротивлением и допуском, номинальной мощностью, электрической прочностью, ТКС, уровнем собственных шумов, стабильностью, частотными свойствами.

Номинальное сопротивление - это электрическое сопротивление, значение которого обозначено на резисторе или указано в сопроводительной документации и которое является исходным для отсчета отклонения от этого значения.

Диапазон номинальных сопротивлений для резисторов: постоянных - от долей ома до единиц тераом; переменных непроволочных - от 0,47 Ом до 1 МОм; переменных не проволочных от 1 Ом до 10 МОм.

Номинальные сопротивления резисторов стандартизованы и устанавливаются рядами предпочтительных чисел. Это десятичные ряды геометрических прогрессий, первый член которых равен единице, а знаменатель прогрессии qN = 101/N для ряда EN. Цифра после буквы E указывает число номиналов в каждом десятичном интервале. Любой член ряда an = qn-1, где n - номер искомого члена. Наиболее употребительны ряды предпочтительных чисел E6, E12, E24 и т. д. Знаменатели этих рядов соответственно будут: q6 = 10(1/6) = 1,47; q12 = 10(1/12) = 1,21; q24 = 10(1/24) = 1,1. Для постоянных резисторов установлены ряды E6, E12, E24, E48, E96, E192, а для переменных - ряд Е6.

Действительные значения сопротивлений резисторов вследствие технологических погрешностей могут отличаться от номинальных в пределах допусков. Величины допусков также нормированы и задаются рядом: 0.001; 0.002; 0.005; 0.01; 0.02; 0.05; 0.1; 0.25; 0.5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 %.

В резисторах общего применения номиналы сопротивлений согласованны с допусками таким образом, что получается так называемая "безотходная шкала": номиналы и допустимые отклонения сопротивления одного резистора примыкают к номиналу и допустимым отклонениям соседнего. Поэтому изготовленный резистор обязательно попадет в одну из групп.

Номинальная мощность - наибольшая мощность, которую может рассеивать резистор в заданных условиях в течении гарантированного срока службы при сохранении параметров в установленных пределах. Наиболее часто используются постоянные резисторы, обладающие номинальной мощностью 0,125; 0,25; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0; 10,0 Вт, а переменные - 0,5; 1,0; 2,0 Вт.

Значение номинальной мощности зависит от конструкции резистора, геометрических размеров и физических свойств материалов. Чем выше теплостойкость конструкционных и резистивных материалов, тем выше допустимая рассеиваемая мощность для данной конструкции. С повышением температуры окружающей среды теплоотдача ухудшается и происходит нагрев резистора сверх допустимой температуры. Поэтому необходимо уменьшать электрическую нагрузку. Для каждого типа резистора устанавливается предельная температура, при которой его можно нагружать номинальной мощностью. Для непроволочных резисторов это 100 - 120°С, для проволочных - выше.

Предельное рабочее напряжение резистора - это максимальное напряжение для данного типа резистора, при котором он может работать длительное время, не изменяя своих параметров. Мощность, выделяемая при этом резистором, не должна превышать номинальную. Для высокоомных резисторов максимальное напряжение ограничивается напряжением пробоя, а для низкоомных резисторов - допустимой мощностью рассеивания Рдоп: Uмакс = (Pдоп·R)1/2.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) - величина, характеризующая относительное изменение сопротивления резистора при изменении температуры на 1°C.

ТКС характеризует обратимые изменения сопротивления резистора. В диапазоне температур ТКС может менять свою величину и знак. ТКС непроволочных резисторов общего назначения лежит в пределах +(0.5-20)·10-4 1/°C, прецизионных - +(0.05-10)·10-4 1/°C, а проволочных - от 0 до +2·10-4 1/°C.

Необратимые температурные изменения сопротивления резистора возникают после длительного воздействия повышенных температур или после нескольких температурных циклов. Большинство типов непроволочных резисторов допускает работу при температурах от -60 до +(100 - 150)°C и выше. Проволочные резисторы могут работать при более высоких температурах.

Старение резисторов проявляется главным образом в изменении сопротивления, которое вызывается структурными изменениями резистивного элемента за счет кристаллизации, окисления и различных электрохимических процессов, а также за счет изменения свойств переходных контактов. Процессы старения ускоряются в условиях повышенных температур, влажности и при электрической нагрузке. Наиболее устойчивыми к действию факторов старения являются проволочные резисторы, а среди непроволочных - тонкослойные металлодиэлектрические и металлоокисные, менее стойкими считаются композиционные лакопленочные. Процессы старения могут изменить сопротивление резистора на несколько процентов.

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых шумов и токовых шумов. Уровень шумов измеряется Э.Д.С. шумов.

Возникновение тепловых шумов связано с флуктуационными изменениями объемной концентрации свободных электронов в резистивном элементе, обусловленными их тепловым движением. Тепловые шумы характеризуются непрерывным, практически равномерным спектром. Напряжение тепловых шумов Ет не зависит от материала, а определяется температурой и величиной сопротивления:

Ет = (4·k·Т·R·F)1/2, B,

где k - постоянная Больцмана, к = 1,38·1023 Дж/K; Т - температура, К;

R - сопротивление, Ом; F - ширина полосы частот, Гц.

При Т = 300К можно пользоваться формулой:

ЕТ =(R F)1/2 / 8, мкв,

где R - сопротивление, кОм; F - ширина полосы частот, кГц.

Тепловые шумы нельзя исключить или уменьшить, они существуют независимо от тока, протекающего в резисторе. Тепловые шумы определяют шумовые характеристики проволочных резисторов. Высокоомные резисторы могут иметь напряжение тепловых шумов значительно выше шумов усилительных приборов.

При прохождении тока по непроволочному резистору дополнительно возникают токовые шумы. Они обусловлены дискретной структурой резистивного элемента. Интенсивность токовых шумов зависит от проходящего тока. При прохождении электрического тока происходят локальные нагревы, сопровождающиеся разрушением контактов между одними частицами и появлением контактов между другими в результате их спекания, возникновением новых проводящих цепочек. Это вызывает флуктуацию сопротивления и тока и на резисторе появляется шумовая составляющая напряжения. Токовый шум имеет непрерывный спектр, спектральная плотность которого пропорциональна величине 1/f. Поскольку Э.Д.С. шума зависит от тока, то она зависит и от напряжения U, приложенного к резистору:

Ei=ki·U, где ki - коэффициент, зависящий от конструкции резистора, свойств резистивного слоя, полосы частот, в пределах которой определяется шум; для различных типов резисторов ki меняется от 0,2 до 50 мкВ/В.

Уровень шума определяется в полосе частот 60-6000 Гц.

Если напряжение, приложенное к резистору, соответствует номинальной мощности, то

Uмакс = (Pном·Rном)1/2 или Ei = ki(Pном·Rном)1/2 ,

отсюда следует, что токовый шум пропорционален Rном1/2. Токовый шум значительно превышает тепловой. Уровень токовых шумов у композиционных резисторов в несколько раз больше, чем у пленочных. Чем однороднее структура резистивного слоя, тем меньше токовый шум. По уровню шумов резисторы подразделяют на группу А, обладающих ki 1 мкВ/В и группу Б - ki 5 мкВ/В.

Частотные свойства резисторов. Полное сопротивление резистора имеет комплексный характер и зависит от частоты. Это вызвано наличием распределенных по длине резистивного элемента емкости и индуктивности, поверхностным эффектом, диэлектрическими потерями в каркасе и покрытиях. Изменяются активные и реактивные составляющие полного сопротивления, и соответственно фазовые сдвиги, создаваемые резистором в электрической цепи.

Проволочные резисторы отличаются большими значениями распределенных емкости и индуктивности, поэтому их реактивность проявляется уже на частотах в несколько килогерц. Непроволочные резисторы имеют значительно меньшие значения распределенных параметров и могут применяться на частотах в сотни и даже тысячи мегагерц.

Индуктивность резистора определяется конструкцией и размерами резистивного элемента и выводов. Обычно она невелика и погонная индуктивность составляет примерно 3 нГн/см кроме случаев, когда для увеличения сопротивления резистора резистивному слою придается вид спирали. В этом случае погонная индуктивность увеличивается до десятых долей микрогенри на сантиметр. Индуктивность выводов тем меньше, чем они короче и толще. Поэтому высокочастотные резисторы не имеют проволочных выводов, они снабжаются плоскими контактами, расположенными непосредственно на резистивном элементе, контакты впаиваются в соответствующие участки схемы.

Емкость резистора зависит от его формы, размеров, конструкции выводов, от диэлектрической проницаемости материалов каркаса и защитного покрытия. Распространенные типы резисторов обладают погонной емкостью от 0,05 до 0,15 пФ/см. Емкость зависит и от расположения резистора относительно других элементов конструкции.

Активное сопротивление Rf и емкость Cf являются частотнозависимыми. При f·C·R0 0,1 (где C - полная емкость резистора, пФ; R0 - сопротивление постоянному току, Мом; f - частота, МГц). Эта зависимость выражена слабо и может не учитываться. С точностью до 1% можно считать Rf = R0. На более высоких частотах, когда f·C·R0 > 0,1, сопротивление резистора падает и до значения f·CR0 0,5 может быть определено по формуле

Rf=R0·[ 1-0,9·(f·C·R0)2 ].

Из этой формулы можно определить граничную частоту резистора fгр, на которой активное сопротивление уменьшается на 1%.

fгр=0,1/(С·R0).

На частотах выше 1МГц дополнительное уменьшение активной составляющей вызывается диэлектрическими потерями в каркасе и в защитном покрытии. Поэтому каркасы высокочастотных резисторов изготавливают из специальной керамики с малыми величинами диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, не применяют защитное покрытие.

Преобладающее влияние индуктивности проявляется у резисторов имеющих сопротивление ниже 300 Ом. Полное сопротивление увеличивается с ростом частоты до возникновения шунтирующего влияния емкости.

Наименьшее значение реактивности имеют металлодиэлектрические и металлопленочные резисторы.

В импульсном режиме через резистор проходят повторяющиеся импульсы тока, мгновенные значения которых могут превышать величины режима непрерывной нагрузки.

Паразитные емкости и индуктивности искажают форму импульсов, уменьшают максимальное значение сигнала за счет изменения модуля сопротивления. Форма импульса сохраняется удовлетворительной при выполнении условия

fмакс 0,35/ф,

где fмакс - частота, на которой модуль полного сопротивления уменьшается в 1,41 раз;

ф - длительность фронта импульса.

Импульсная мощность может значительно превышать мощность рассеяния при непрерывной нагрузке. Для импульсов прямоугольной формы средняя мощность определяется выражением

Pср = Uи2·и·Fи /R = (Uи2 /R)( и / Tи) = Pи/Q ,

где Uи - амплитуда импульса; и - длительность импульса;

Fи - частота повторения импульсов; Ти = 1/Fи - период повторения импульсов;

Q = Tи/и - скважность; Pи - импульсная мощность.

Для нормальной работы резистора необходимо, чтобы средняя мощность не превосходила номинальную мощность резистора. Максимально допустимая длительность импульса ограничивается температурой нагрева резистивного элемента за время действия импульса, т.е. ограничивается допустимой энергией каждого отдельного импульса и средней температурой резистора. Напряжение на резисторе во время импульса не должно превышать напряжение пробоя изоляционных материалов и воздушных зазоров. Резисторы, предназначенные для работы в импульсном режиме, должны обладать высокой степенью однородности резистивного элемента, чтобы исключить локальные перегревы в местах неоднородностей.

poisk-ru.ru

Open Library - открытая библиотека учебной информации. Параметры резистора

Основные электрические параметры резисторов